ISO 18393-12023 绝热产品沉降的测定第1部分模拟湿度和温度循环的通风阁楼用松散填充绝热标准立项发展报告

绝热产品沉降的测定第1部分：模拟湿度和温度循环的通风阁楼用松散填充绝热标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Thermalinsulationproducts—Determinationofsettlement—Part1:Loose-fillinsulationforventilatedatticssimulatinghumidityandtemperaturecycling摘要随着建筑节能要求的不断提升，松散填充绝热材料在通风阁楼中的应用日益广泛，其沉降性能直接关系到建筑物围护结构的长期热工性能和使用寿命。国际标准化组织（ISO）于2023年12月4日正式发布ISO18393-1:2023《绝热产品沉降的测定第1部分：模拟湿度和温度循环的通风阁楼用松散填充绝热》，该标准为松散填充绝热材料在湿热循环条件下的沉降行为提供了统一的试验测定方法和评价依据。本标准是ISO18393系列标准的第一部分，填补了国际标准在动态环境条件下绝热材料沉降性能测试领域的空白。本报告从标准立项背景、编制过程、核心技术内容、预期效益及推广应用等方面对该标准进行系统分析和全面介绍，旨在为行业从业人员和标准化工作者提供权威的技术参考。报告重点介绍了主要参与单位在标准研制过程中的技术贡献，并对标准实施后的行业影响和发展趋势进行了展望。关键词：绝热材料；松散填充；沉降测定；通风阁楼；湿热循环；国际标准Keywords:Thermalinsulationmaterials;Loose-fillinsulation;Settlementdetermination;Ventilatedattics;Humidityandtemperaturecycling;Internationalstandards1引言1.1标准立项背景在全球建筑节能与碳中和目标深入推进的背景下，建筑围护结构的绝热性能已成为衡量建筑能效水平的关键指标。松散填充绝热材料因其施工便捷、填充性能优越、适用于复杂几何空间等特点，在通风阁楼、墙体空腔等建筑部位得到了广泛应用。然而，松散填充绝热材料在实际服役过程中，受温度变化、湿度渗透、自重荷载及振动等多重因素的综合作用，易发生体积收缩和沉降变形，导致绝热层厚度减薄、热桥效应加剧，进而显著降低建筑围护结构的整体热工性能。研究表明，松散填充绝热材料在长期使用后的沉降率可高达15%~20%，由此引发的建筑能耗增量不容忽视。然而，此前国际上尚无专门针对模拟湿度和温度循环条件下松散填充绝热材料沉降性能测定的统一标准，各相关企业和检测机构在试验方法、试验条件及评价指标上存在较大差异，严重制约了该类材料性能评价的科学性和试验结果的国际互认。1.2标准编制的必要性通风阁楼作为建筑顶部重要的散热和防潮空间，其绝热层长期处于温湿度剧烈波动的环境之中。冬季室内外温差引起的水蒸气迁移和冷凝、夏季高温引起的热膨胀收缩、昼夜交替引发的周期性温度变化等，均对松散填充绝热材料的体积稳定性提出了严苛要求。因此，建立一套能够模拟实际服役环境、具有良好重复性和再现性的沉降性能测试方法标准，对于指导材料配方优化、施工工艺改进、工程质量验收以及推动国际贸易互认具有重要的现实意义。此外，VTT技术研究中心（芬兰）等多国研究机构在前期研究基础上，积累了丰富的试验数据和实践经验，为国际标准的制定奠定了坚实的技术基础。制定ISO18393-1:2023标准，不仅是绝热材料标准化体系完善的内在需求，也是响应国际社会对建筑节能和可持续发展迫切关注的重要举措。2标准编制原则与依据2.1编制原则ISO18393-1:2023标准的编制严格遵循了国际标准化组织（ISO）技术工作程序和相关导则要求，在标准制定过程中确立了以下基本原则：（1）科学性原则：以大量试验研究数据和理论分析为基础，确保试验方法能够真实反映松散填充绝热材料在通风阁楼湿热环境下的沉降行为，各项技术参数设定均有充分的科学依据。（2）适用性原则：充分考虑不同类型松散填充绝热材料（如矿物棉、纤维素纤维、有机泡沫颗粒等）的物理特性和施工差异，确保标准具有广泛的适用性和可操作性。（3）协调性原则：与现有ISO绝热材料测试方法标准体系保持一致，相关术语定义、试验条件和数据处理方法尽量与已有国际标准相协调。（4）先进性原则：吸收国内外最新研究成果和测试技术，使标准内容能够反映当前国际先进水平，并留有适当的发展空间以适应未来技术发展需要。2.2编制依据本标准的编制主要依据以下文件和资料：-ISO/IEC导则（ISO/IECDirectives）关于国际标准制修订的程序规定-ISO9229:2020《绝热术语》（Thermalinsulation—Vocabulary）中相关术语定义-ISO12570《建筑材料和产品湿热性能高温干燥法测定含水率》中关于试样调湿处理的规定-欧洲标准EN14064-1《建筑物用绝热产品现场发泡松散填充矿物棉产品第1部分：松散填充产品安装前性能要求》-ASTMC687《松散填充绝热材料稳态热传递性能测定标准实践》等相关标准-各国关于建筑节能设计标准和建筑热工设计规范中的相关规定3标准主要内容3.1标准适用范围ISO18393-1:2023标准适用于测定松散填充绝热产品在模拟通风阁楼实际使用条件下的沉降性能。该标准主要针对采用现场松散填充方式施工的绝热材料，包括但不限于矿物棉、玻璃棉、矿渣棉、纤维素纤维、膨胀珍珠岩、聚苯乙烯颗粒等产品类型。标准规定的试验方法适用于评估材料在模拟湿度和温度循环作用下的抗沉降性能，可为产品型式检验、质量控制和性能比较提供技术依据。3.2术语和定义标准明确界定了以下关键术语和定义：（1）沉降（settlement）：松散填充绝热材料在规定的试验条件下，因自重和外部环境因素作用而发生的高度减小量，以初始填充高度的百分率表示。（2）松散填充绝热产品（loose-fillinsulationproduct）：以松散状态用于建筑物围护结构空腔或表面层的颗粒状、纤维状或絮状绝热材料。（3）通风阁楼（ventilatedattic）：屋面与顶部楼板之间设置通风构造的建筑空间，其主要功能为排除湿气和降低夏季热积聚。（4）湿度循环（humiditycycling）：按照标准规定的程序，使试样在设定的高湿和低湿环境条件之间进行周期性交替变化的过程。（5）温度循环（temperaturecycling）：按照标准规定的程序，使试样在设定的高温和低温环境条件之间进行周期性交替变化的过程。3.3试验原理本标准所规定的试验方法基于以下技术原理：将松散填充绝热材料以规定的填充密度装入标准尺寸的试验箱体中，模拟通风阁楼典型环境条件，在设定的温度和湿度循环程序作用下持续运行规定的时间周期。通过定期测量试样表面高度的变化，计算材料沉降率，从而评价其在湿热耦合作用下的体积稳定性。试验箱体采用透明材料制造，便于在不扰动试样的情况下通过非接触式测量方式记录沉降变化过程。试验采用分区测量的方法，在试样表面设定多个测量点，取算术平均值作为沉降量计算依据，以减小边缘效应和局部不均匀沉降对测试结果的影响。3.4试验装置与仪器标准对试验装置和仪器提出了明确的技术要求：（1）试验箱体：采用内尺寸为600mm×600mm×600mm的方形截面箱体，箱体壁面应具有足够的刚度和气密性。箱体底面为可拆卸的钢丝网格板，网孔尺寸不大于6.4mm，以模拟实际工程中通风阁楼顶棚的透气构造并满足标准规定的泄粉率要求。（2）环境试验箱：能够提供标准规定的温度和湿度循环条件，温度控制范围为-20℃~+50℃，相对湿度控制范围为20%~95%，并能够按照设定的程序自动进行循环控制。（3）测量装置：采用精度不低于±0.5mm的激光测距仪或等效测量装置，用于测量试样表面高度变化。测量装置应能够在不开箱、不扰动试样的条件下完成测量操作。（4）其他装置：包括标准筛（孔径为2.0mm为宜）、恒温干燥箱、天平（感量不低于0.1g）、计时器、记录仪等辅助设备和器具。3.5试样制备与试验程序试样制备：松散填充绝热产品试样应按照产品标准规定的松散密度值进行装填，采用规定的自由落料法或气力输送法将试样均匀填充至试验箱体内。装填完成后，试样表面应刮平并使其初始高度达到规定的填充高度。采用捣实仪以规定的频率和振幅对松散试样进行振实处理，使试样达到要求的规定填充密度，以保证试验结果的重复性和可比性。每个试验条件应制备不少于三个平行试样。试验程序：试样制备完成后，首先在标准实验室环境条件下（温度23℃±2℃，相对湿度50%±5%）进行状态调节，然后按照标准规定的温湿度循环程序进行试验。循环程序包括升温加湿段、高温高湿保持段、降温除湿段和低温低湿保持段，循环周期一般为24小时。在规定的试验龄期（通常为7天、14天、28天或更长），测量试样表面相对于基准线的高度变化，精确记录各测量点的沉降值。3.6结果计算与评定沉降率按以下公式计算：S=(h₀-hₜ)/h₀×100%式中：-S——沉降率，单位为百分率（%）；-h₀——试样初始填充高度，单位为毫米（mm）；-hₜ——试样在t时刻的平均高度，单位为毫米（mm）。4主要参与单位介绍4.1VTT技术研究中心VTT技术研究中心（TeknologiantutkimuskeskusVTTOy，简称VTT）是芬兰最大的综合研究机构，也是北欧地区领先的多学科应用研究组织之一。VTT成立于1942年，总部位于芬兰埃斯波，隶属于芬兰就业与经济部，目前拥有约2000名研究人员和专业技术人员。VTT在建筑材料与建筑物理领域拥有60余年的研究历史，是欧洲建筑材料测试与认证领域的技术权威机构之一。其建筑环境研究部门在建筑热工性能评估、绝热材料长期性能研究、建筑围护结构耐久性等方面处于国际领先水平。在绝热材料领域，VTT长期致力于松散填充绝热材料的沉降性能、湿热传递行为和长期耐久性研究，建立了一套完整的松散填充材料性能评价技术体系。VTT参与了多项欧洲标准（EN）和国际标准（ISO）的制修订工作，在建筑绝热材料标准化领域具有广泛的国际影响力和话语权。在本标准的研制过程中，VTT作为项目牵头单位和技术核心贡献方，主要负责了标准框架设计、试验方法验证、循环试验条件确定以及实验室间比对试验的组织实施等工作。VTT研究团队在前期的欧盟联合研究项目中积累了大量的试验数据，针对不同类型松散填充绝热材料在不同温湿度循环条件下的沉降特性进行了系统的试验研究，为标准中试验参数和性能指标的确定提供了关键的试验数据支撑。在标准制定讨论中，VTT专家提出的分区多点测量方法和温湿度循环程序优化方案被标准技术工作组采纳，为标准技术内容的完善和最终国际共识的达成发挥了决定性作用。5结论与展望5.1标准的意义和预期效益ISO18393-1:2023标准的正式发布，是国际绝热材料标准化领域的一项重要成果。该标准填补了松散填充绝热材料在动态湿热环境条件下沉降性能测试标准的国际空白，为全球范围内该类产品的性能评价和质量控制提供了统一的技术依据。从经济效益来看，标准的实施将促进松散填充绝热材料产品质量的全面提升，减少因材料沉降导致的建筑能耗损失，降低建筑全寿命周期的运营成本。从社会效益来看，标准有助于提高建筑绝热工程质量，改善室内热舒适环境，推动建筑节能降耗和碳中和目标的实现。从贸易便利化角度看，统一的标准将消除各国因试验方法差异而形成的技术壁垒，促进绝热材料国际贸易的健康发展。5.2未来发展趋势随着建筑节能标准的不断提高和新型绝热材料的持续涌现，松散填充绝热材料沉降性能测试技术也面临着新的挑战和发展机遇。未来，该领域的发展将呈现以下趋势：一是试验方法将由模拟环境试验向多场耦合耐久性试验方向拓展，更加全面地评估材料在温度、湿度、荷载等多因素协同作用下的长期性能演变规律；二是数字化测试技术和无损检测方法将逐步应用于沉降性能的连续在线监测，实现测试过程的自动化和智能化；三是标准体系将进一步完善，后续的系列标准可能涵盖不同类型绝热产品和不同应用场景的测试方法要求，为绝热材料全生命周期性能评价提供更为系统的标准化支撑。可以预见，ISO18393-1:2023标准将在全球建筑绝热工程领域发挥重要的技术引领作用，推动松散填充绝热材料的技术进步和工程应用水平不断提升，为全球建筑节能事业和可持续发展目标的实现做出积极贡献。参考文献[1]ISO18393-1:2023,Thermalinsulationproducts—Determinationofsettlement—Part1:Loose-fillinsulationforventilatedatticssimulatinghumidityandtemperaturecycling[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2023.[2]ISO9229:2020,Thermalinsulation—Vocabulary[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2020.[3]ISO12570,Buildingmaterialsandproducts—Hygrothermalproperties—Determinationofmoisturecontentbydryingatelevatedtemperature[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization.[4]EN14064-1,Thermalinsulationproductsforbuildings—In-situformedloose-fillmineralwoolproducts—Part1:Specificationfortheloose-fillproductsbeforeinstallation[S].Brussels:EuropeanCommitteeforStandardization.[5]ASTMC687,StandardPracticeforDeterminationofThermalResistanceofLoose-FillBuildingInsulation[S].W